理论教育 动物社会行为:花朵颜色引发昆虫反应

动物社会行为:花朵颜色引发昆虫反应

时间:2023-10-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:释放其他物种个体的反应,这个类型最引人注目的例子,是花朵通过颜色释放昆虫的授粉反应。在确保蜜蜂不会对紫外线和红外线释放反应的情况下,上面的实验能够充分说明蜜蜂不是色盲。地中海国家的蜜蜂,总是先对那个亮丽的皇冠释放反应,然后才降落到花朵上。这是因为昆虫并不对罂粟的红色释放反应。气味释放了它们的视觉反应,但并没有引导它们飞向花朵。在黄昏时,这个装置吸引了许多松鹰蛾,它们在十码开外处对花释放反应。

动物社会行为:花朵颜色引发昆虫反应

释放其他物种个体的反应,这个类型最引人注目的例子,是花朵通过颜色释放昆虫的授粉反应。主要因为一些德国的研究工作,我们已知,许多花以漂亮的颜色吸引并引导它们的授粉者。(24,26,35,39,40,43,79)它们的颜色就是主要的释放器。冯·弗里施(Von Frisch)驳斥了冯·赫斯(Von Hess)蜜蜂是色盲的主张,他表明,蜜蜂实际上可以非常清楚地区分颜色,熊蜂、苍蝇、蝴蝶和飞蛾也是如此。这些昆虫主要通过颜色的引导找到花朵。这一点可以通过实验证明:引导蜜蜂飞向上面放着一盘糖水的黄色或是蓝色的纸,然后将糖水拿走,并且放上其他颜色的纸张以及一些程度不同的灰色纸张,蜜蜂会直奔那些曾用于训练它们的黄色或蓝色纸张。在确保蜜蜂不会对紫外线红外线释放反应的情况下,上面的实验能够充分说明蜜蜂不是色盲。

许多案例研究了花朵颜色对蜜蜂的重要性。例如,诺尔(Knoll)注意到,蜜蜂既会特意造访半日花属(Helianthemum)的黄色花朵,也会偶然飞落在其他黄色花朵上。摘掉半日花属的所有黄色花瓣,即使花朵剩下的花蜜与花粉完好无损,蜜蜂也会忽视它。然而,如果将黄色花瓣状纸张贴在花朵上,蜜蜂又会像之前那样飞过来。类似的测试还在大蜂虻(Bombylius)和麝香兰(Grape-Hyacinth)的蓝色花朵之间做过;大蜂虻是一种食蚜蝇(Hover Fly)。在麝香兰间放一个由各色纸块和不同程度的灰色块组成的棋盘,大蜂虻只会飞向麝香兰和其中蓝色的纸块(图55)。

许多植物的花朵周围还长着颜色鲜艳的叶子,尽管这些叶子严格来说并不属于花朵,却使得花朵更为显眼。地中海国家的本土植物金缕梅( Salvia horminum ),是种常见的一年生园林植物,它长着一个由深紫罗兰色的叶子组成的“皇冠”,这顶“皇冠”比起它小小的淡紫罗兰色花朵还要显眼些。地中海国家的蜜蜂,总是先对那个亮丽的皇冠释放反应,然后才降落到花朵上。诺尔进一步观察到,在布拉格,因为金缕梅只在植物园里种植,蜜蜂一开始不知道花朵在哪里,它们总是先被皇冠吸引,然后要搜寻很长一段时间才会最终降落在花朵上(图56)。

用那些喜欢造访红罂粟的昆虫进行棋盘实验时,出现了意料之外的结果。例如,熊蜂(Bumblebees)会被红罂粟花强烈吸引,但却完全不会飞向附近的红色纸块。这是因为昆虫并不对罂粟的红色释放反应。大多数昆虫对红色都不敏感,当它们看到红色时实际上看到的是黑色。对于它们来说,红色是一种“黄外线”。这类昆虫会对罂粟反射的另一种光—紫外线—释放反应。昆虫不仅可以看见我们所不能看见的紫外线,还会将它区分为一种完全不同的颜色。因此,罂粟的红色只不过是一个副产品,对昆虫来说并不具备吸引力,真正重要的是它的紫外线色。在我们认识的植物中,真正红色的花朵极其罕见。现实中的大多数“红”花都只不过是紫色的,或者红色和蓝色的混合,正是这些花的蓝色色调吸引了昆虫释放反应。

图55 一只食蚜蝇(大蜂虻)飞向麝香兰和蓝色纸块的飞行路线

图56 蜜蜂的飞行路线受金缕梅紫罗兰色的“皇冠”叶所吸引

真正的红色花朵生长在授粉鸟出没的地区;例如,蜂鸟(Humming Bird)会造访许多美国的植物,它们的花朵是火红色的。我们生活的地区,植物进化出相似的针对鸟类的适应性:这些花有明亮的大红色,它们的浆果会被鸟吃掉,而种子能否发芽可能取决于此。

许多花呈现出“采蜜指南”(honey-guide)的模样,由点状或线条构成的图案,以一种特定的方式分布在中心的四周,达到引导的目的。有一些案例证明了这种采蜜指南的引导功能。云兰属植物柳穿鱼(Linaria vulgaris)的下边缘有一个深橘色斑点(图57),就在花朵入口的下方。天蛾(Hawk Moth)是蜂鸟的一种,它有一个足够长的喙,只要将喙尖对准橘色斑点,就能成功找到入口,采到花朵深处的花蜜。诺尔和库格勒(Kugler)用人工花,对采蜜指南的另一种反应进行了实验,他们观察研究了由花朵中心向外辐射的线条的作用。(图58)

图57 柳穿鱼和它的橘色采蜜指南(HG)

当然,不仅仅是花的颜色会吸引昆虫,气味也一样。各种昆虫利用花的气味的方式各不一样。蜜蜂和熊蜂首先会被花的颜色吸引,因此用彩色纸模型可以轻易骗到它们,但它们会在大约半英尺的距离前掉头,除非纸花散发出真正的花的气味,它们才会降落在上面。气味对于昆虫来说,是确认花朵身份的最后手段。

一些蝴蝶则会以另一种方式对气味释放反应。它们不会直接飞向气味的来源,而是通过有色物体(主要是黄色和蓝色)对多种香气释放反应。气味释放了它们的视觉反应,但并没有引导它们飞向花朵。许多花在黄昏时散发出强烈的气味也显示了另一种不同的功能:它确实吸引了较远距离的飞蛾。我曾观察到对此最好的一个说明:我将金银花(Honeysuckle)藏在一个有切口的木箱子中,花放置在木箱的中心,在外面是看不到花的,而气味可以通过切口自由散播。在黄昏时,这个装置吸引了许多松鹰蛾(Pine Hawk Moth),它们在十码开外处对花释放反应。这些松鹰蛾呈之字形环绕着箱子飞,并很快找到了进去的路(图59)。诺尔研究了多种天蛾的视觉反应,他发现,即使在天黑之后甚至连人类肉眼都不能看见的情况下,它们仍然可以分辨颜色。

图58 有采蜜指南模式的人工花;实验中的蜂鸟(天蛾)飞向有线条环绕的斑点

图59 松鹰蛾被隐藏的金银花的气味所引导的飞行路线;大箭头说明风向

最后,在谈论花与昆虫的关系时,还不得不提到陷阱花(trap-flower)。在英国的植物里,最著名的例子是斑叶疆南星Arum maculatum ),它也叫“王公与贵妇”。(39)疆南星的每朵花都是一个佛焰花序,被包在一大片叶子中。花序的最顶端有一个“俱乐部”,它发出能够吸引多种昆虫的香气,当这些昆虫闻香赶来时,不管是停在俱乐部上的还是飞入佛焰苞中的,都会迅速掉入花洞中,因为俱乐部和佛焰苞都非常地滑。花洞瓶颈处有一圈花穗,能够阻止体型大的昆虫进入;滑溜溜的花穗配合滑溜溜的洞壁,彻底困住小昆虫,它们只能不断徘徊其间。第一天,雄花闭合,而雌花打开准备授粉。这些昆虫只在洞中被困一天,并且之前它们就在花间飞来飞去,已经携带了花粉;只要雌花授粉成功,洞壁的细胞就会收缩,失去滑性,所有的昆虫就都能逃走了。但在逃走之前,雄花便会打开,让这些昆虫带走雄花花粉,从而传递到下一个它们落入的“陷阱”之中(图60)。

照片12  在休息的柳天蛾

照片13  被触碰后柳天蛾在后翅上展示“眼斑”

图60 斑叶疆南星花序的纵剖图;显示雄花和雌花在陷阱中的位置以及佛焰苞(Sp)(www.daowen.com)

至此,我们已经看到,植物为了吸引和引导授粉昆虫而进化出的多种装置。许多昆虫对这些装置的反应都是天生的。比如熊蜂和天蛾对颜色的反应,或许还有其他一些案例。我们还知道,蜂蜜、熊蜂和其他一些昆虫习得了另一个技能,它们某一阵子专门对一种植物作出反应,另一阵子又专门寻觅另一种植物。它们的内在反应与丰富的学习过程究竟是如何混合起作用的?还没有任何一个具体案例可以揭晓答案,需要做的工作还很多。

这些物种间的关系是相互作用的,就如同种内关系一样,双方都能在合作中获利。然而,种间关系中也有为单边关系服务的类型,它的某些方面极富趣味,下面会简要地讨论。

北海的鮟鱇鱼(Lophius piscatorius)进化出了一种能诱骗小型鱼类的信号。鮟鱇会完美地伪装自己,然后通过它头顶部的“诱饵”模仿一定大小的动物的移动,从而释放小鱼的觅食反应。当这些小鱼游近时,鮟鱇会在它们抵达诱饵之前就张开大嘴,吞掉所有受害者。(116)因而,鮟鱇发展出了一种能够适应其猎物的特殊感官的释放器,但它们的猎物显然没有发展出应对鮟鱇的适应性。

一些兰花提供了类似的案例,比如对叶兰属(Ophrys)的植物,它们的花看起来就像某种昆虫。这些昆虫的雄性之所以会因对叶兰花释放反应,并不是为了食物,而是为了交配;因为它们是根据颜色和形状来释放交配反应的,所以它们彻底被对叶兰花欺骗了。它们的目的是交配,却为花授了粉。(4)这样的适应性亦不是相互的。

或许,一些动物的偏离装置(deflection device)也是一种单边释放器。有些鱼类,它们的眼睛(头部特征的主要结构)被隐藏了起来,可能藏在一条深色横条纹下面,但是,身体的反方向却长着一个显著的黑色圆斑点。一种热带鱼,四眼蝴蝶鱼( Cheatodon capistratus ),有一个奇怪的习惯,它会向尾巴的方向缓慢地游;一旦发现有捕食者,它就会飞快地从正常的方向逃跑。(13)这或许是因为,捕食者被它游动的方向和尾部的“眼斑”欺骗,而向尾部咬去,从而不能牢牢地抓住它(图61)。科特(Cott)还提到过另一些关于偏离装置的例子。虽然我相信这些尾部的眼斑有作为种内社会活动的释放器的用途,但偏离装置的存在是毫无疑问的。对这个问题做进一步的实验,一定会十分有趣。

图61 四眼蝴蝶鱼和它的“眼斑”

另一类引人注目的颜色是所谓的警戒色。它们的功能就如同花朵颜色的功能一般,是释放其他物种某只动物的反应。不过,并不是吸引别的动物,而是促使它们逃跑或者后退。警戒色是专门针对捕食者的。这里涉及的关系也是一种单边关系,因为捕食者的后退对它没啥好处。

在警戒色里,还必须区分出两种完全不同的类型:在一种类型里,颜色对于捕食者没有影响,除非捕食者学会这颜色意味着伤害; 在另一种类型里,突然的展示会让捕食者受到惊吓,但使用这种防御的动物完全是“虚张声势”,它们其实是无害的,也可以食用。当我们谈论“真警戒色”时,一般指的是第一种类型,而“假警戒色”则指那些虚张声势的情况。

许多蝴蝶和飞蛾都有漂亮的假警戒色。比如,柳天蛾的后翅上有一对颜色鲜亮的斑点,看起来就像脊椎动物的眼睛。它是夜行动物,在白天休息;休息时完全伪装,前翅隐藏着后翅。而一旦它被触碰,尤其像是被鸟喙那类锋利的物体击中时,它会立刻张开翅膀展示后翅,并缓慢地前后扇动翅膀(见148页照片12与照片13)。实验表明,鸟类会害怕这样一种展示,随即飞离柳天蛾。(77)后翅的颜色被刷掉后,这种展示就不再对鸟造成影响,天蛾会不幸被吃掉。全世界有许许多多的昆虫都会像这样突然展示显著的颜色。已经表明,这个功能完全取决于展示的突然性;如果将它们放在喂食的托盘上,让它们的警戒色清晰可见,昆虫就会被鸟吃掉。这也说明,这类物种绝大多数是可食用的。

更具体地讨论各种类型的警戒色,会让我们离题太远;而且,有一些书专门处理这个论题。(13,72)我仅仅想特别指出,许多警戒色都很像眼睛,这并不是偶然的。眼睛总是十分引人注目(很多神秘动物因而进化出了许多隐藏它的办法),而且,许多物种(特别是鸟类)会对近在身边的盯着它们的眼睛感到害怕。

已经有许多实验专门研究花朵颜色的功能,特别是那些神奇的颜色以及真警戒色,但关于假警戒色的实验研究却很少。几乎所有表明假警戒色存在的证据都是意外获得的,但也不是那么地确凿。在实践上,这是一个几乎还没人涉足的诱人领域

真警戒色以另一种方式发挥作用。它们从不隐藏,一直展示着。普通的黄蜂就是一个很好的例子。(65)当鸣禽第一次见到一只黄蜂时,比如红尾鸲,它会毫不犹豫地抓住黄蜂。有时(虽然这种情况十分罕见),黄蜂会蜇这只鸟,然后这只鸟就会放它走,并以多种方式表现出被蜇之后的不舒服;它会甩甩头,擦擦嘴。总之,它不会再对黄蜂感兴趣。然而,更常见的情况是,黄蜂不会蜇鸟,它早在能蜇鸟之前就死了。这些证据表明黄蜂不好吃:鸟不会将黄蜂吃完,如果是整个吞下的话,之后又会吐出来。莫斯特勒(Mostler)表明,大多数的鸣禽都在一次或几次经验之后学会远离黄蜂。它们从此会回避黄蜂,包括所有跟黄蜂颜色差不多的昆虫,这个事实说明它们是通过颜色来识别黄蜂。这类颜色并不能激起捕食者的内在反应,它是在捕食者将颜色识别为一种不好吃的信号时才发挥作用。这些观察也可以应用于黄黑相间的朱砂蛾(Euchelia jacobaeae)幼虫。温德克(Windecker)(117)表明,很多幼鸟都尝试过吃朱砂蛾幼虫,它们很难吃,因为它们皮肤的某种成分和异乎寻常的毛。为了表明这一点,温德克将毛虫的不同部分和粉虫混合:如果仅用内脏部分混合,没有鸟会拒绝;如果粉虫里混入了毛虫皮肤,鸟在尝过一次后就会表现出恶心的反应并拒绝食用。温德克甚至刮下了毛毛虫的一些毛,将它与粉虫混合,这也足够使鸟拒绝食用。

照片14  朱砂蛾幼虫的真警戒色展示;捕食者对它们没有天生的回避反应,而是习得了这种颜色图式标志着不能吃

拟态和警戒色有紧密联系。虽然拟态者自身并不是不好吃,但通过展示与它们拟态的物种相同的颜色,尝试过不好吃的“例子”的捕食者就会回避它们。这个在很久以前就由贝茨(Bates)所提出的假设,被莫斯特勒完美地通过实验证明了。那些拟态黄蜂、蜜蜂和熊蜂的苍蝇,总是会被没有经验的鸟吃掉;而只要这些鸟学会了要回避黄蜂、蜜蜂和熊蜂,它们就不会再针对那些拟态者。

也有一些物种会相互拟态。温德克表明,学会了不吃朱砂蛾幼虫的鸟类,就也学会了要避免吃黄蜂。通过这种方式,捕食者可以将“教育税”的压力分担到其他物种的身上。这类相互拟态被称为米勒拟态(Müllerian mimicry);就我所知,温德克的工作,第一次用实验证明了米勒拟态的存在。

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